[发明专利]一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法

说明书

本发明公开了一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，包括以下步骤：步骤1：将两块相同材料金属板焊接表面用无水乙醇进行擦拭；步骤2：将两块相同材料金属板以搭接的形式放置在焊接操作台上；步骤3：调整焊接焦点平面位置；步骤4：设置激光扫描焊接工艺参数；步骤5：计算圆形扫描功率调节策略的参数，并设置下板的功率修正值；步骤6：按照设定好的圆形扫描功率调节策略和功率修正值进行加工，完成两块相同材料金属板的搭接焊。本发明实现了激光输入能量在空间上重新分配，克服了圆形扫描焊接时垂直于焊接方向能量分布不均匀而引起熔深质量缺陷问题，使得熔深轮廓曲线连续性较好，焊接缺陷也有所减少。

技术领域

本发明涉及激光扫描焊接技术领域，尤其涉及一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法。

背景技术

激光扫描焊接，又叫激光搅拌焊接，通过控制振镜电机的偏转，实现聚焦光束的摆动控制，与普通激光焊接相比，一方面激光振镜扫描焊接通过对熔池的搅拌作用，可以有效增加熔池的流动性和均匀性，减少气孔和飞溅现象，另一方面通过改变搅拌振幅从而改变焊缝的宽度，增大了焊接间隙适应性，拓展了激光焊接的应用场景，但是圆形扫描的固有性质导致了在垂直于焊接方向上能量分布不均匀，线能量密度为单位长度上激光能量的大小，用于描述长度方向上的能量分布情况，圆形扫描总体呈现出焊缝中心的线能量密度低，焊缝边缘的线能量密度高的趋势，这会导致焊缝熔深质量不达标，同时也会产生焊接缺陷。

对于搭接焊，两板一上一下采用搭接的形式，需要将两板间的接触面熔化，并且上下板间形成新的焊接结合面，在焊接过程中采用上下板错位搭接时，焊接加工两边厚度不同，离焦量不同，因此需要处理好上下板能量分布和离焦量的关系，防止出现焊接熔深不足，或熔深过大而产生烧穿，以及焊缝截面熔深轮廓发生间断，上下板间没有形成有效结合面等熔深质量缺陷。

现有的搭接接头的激光焊方法中，往往采用移动光斑中心方式来抑制这种现象，通过调节离焦量以改变光斑大小，使得光斑大小满足焊缝宽度要求，移动光斑中心使其靠近上板，以此来调节上下板的能量接收量，但此种方法对板厚和安装位置变化敏感，在实际加工中两板交界处往往容易出现熔深轮廓间断，并且增大了光斑大小，使得功率密度降低，加工的板材厚度也较薄。

中国专利文件(申请号CN202111661316)的方案中对于圆形扫描焊缝边缘能量高的问题，为了克服咬边缺陷，采用三段阶跃功率调控，靠近两板焊缝中间位置时功率设定为一个较高值，远离焊缝中间位置时功率设定为一个较低值，以此来克服焊缝两边产生的咬边缺陷。

但是从焊缝截面熔深轮廓上看，定性地设定三段阶跃功率，形成的搭接焊缝熔深轮廓有较大间断及突变，产生焊缝截面一侧结合尺寸不足，而焊缝截面另一侧熔深过大而产生烧穿趋势，并没有彻底避免搭接接头激光焊接容易出现的熔深质量缺陷。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的是为了解决现有技术中没有彻底避免搭接接头激光焊接容易出现熔深质量缺陷的问题，而提出的一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法。

2.技术方案

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于线能量密度调控的搭接接头激光扫描焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：将两块相同材料金属板焊接表面用无水乙醇进行擦拭，以去除表面油污和灰尘等，保证搭接时两板间无间隙；

步骤2：将相同材料金属板以搭接的形式放置在焊接操作台上，并用夹具进行夹紧，保证在焊接过程中搭接的两板相对位置固定；

步骤3：调整焊接焦点平面位置，使得激光焦点平面位于两板搭接的上板平面，并使得扫描振镜偏转5°以防激光沿原方向反射烧毁激光头；

步骤4：设置激光扫描焊接工艺参数；